【文:廖可熏博士/國立陽明大學微生物及免疫學研究所博士、再生緣生物科技研發部專案經理】
新冠肺炎肆虐至今已達一年半之久,病毒也從原先的樣貌不斷變異進化。如近期因傳染力更加強大,而讓台灣民眾聞之色變的Delta病毒,就是自印度發源的變種病毒。本篇將帶您認識截至今日的所有變種病毒,面對不斷更新強化自己的病毒,我們身在肉眼看不見的危機中,更要好好了解,讓我們的免疫系統知己知彼,才能百戰百勝!
初步認識不可小覷的COVID-19的變種病毒
目前世界衛生組織(下稱WHO)定義的變種病毒名單中分成3類,共11種,詳細資料如發源地區、傳播速率請見下方表格。
- 強度層級最高,必須關注的有四種,包含Alpha、Beta、Gamma和Delta。
- 強度層級中等,感興趣之變種有五種,包含Eta、Lota、Kappa、Lambda和Epsilon。
*已通報,但尚未定義的變種仍有12種。
其中Epsilon在2021年6月29日從需關注之變種降為感興趣變種,在七月後也從感興趣變種移除。Zeta和Theta也在七月後從感興趣變種移除;原因都為案例數目前未增加,且呈現減少的趨勢,表示疫苗接種及治療方式有效降低其傳播速率。
Mu變種在八月底加入感興趣之變種,目前已在美國及哥倫比亞共有3600例,在全球50個國家都檢驗到病例。加入感興趣變種原因是此病毒株有極大的可能產生免疫逃脫,增加其傳播的速度,但目前尚無數據證實其傳播率。
目前主要變異種的變異大多發生在生成棘蛋白的S基因突變,因為是與人體細胞上ACE2受體蛋白接合的重要位置,產生的影響有兩種:
- 增加傳播力
病毒更容易跟ACE2受體結合,或更能融入細胞,讓病毒輕易傳散出去;如Alpha、Beta、Gamma、Delta、Mu和 Theta變異種。
- 降低抗體中和力
這類突變會讓疫苗的保護力下降;如Beta、Gamma、Delta、Eta、Kappa、lota、Mu、Epsilon和Zeta變異株。
針對來勢洶洶的病毒,世界各國如何反應
病毒的變異是為了適應人體、永久的利用人體資源活下去;宿主死亡,病毒也無法存活。新冠肺炎病毒為RNA病毒,在複製時本就容易造成錯誤,會讓核苷酸位點發生突變。因為之前大規模的傳染,對病毒有利的突變就會留下來,才導致累積出目前傳染率極高的變異種。而以目前疫苗在全球施打的普及率,無法達成完整群體免疫,因此不容易阻斷傳染率高的變異種,進而累積更多病毒的突變。WHO總幹事高級顧問,布魯斯·艾爾沃德博士(Dr.Bruce Aylward)則指出,全球大約需要70%的疫苗覆蓋率,才能真正減緩傳播,並降低新變種病毒出現的風險。而英國政府的「緊急情況科學顧問小組」(SAGE)也已提出警告,若無法有效減少感染人數,可能出現令現今疫苗皆失效的特異變種病毒。
根據全球共享流感數據倡議組織(GISAID)的最新公布抽樣結果顯示,截至2021年8月1日,Delta株全球占比已超越Alpha株,且超過60%。在英國、北美及南美,感染數都是持續攀升,其他變異種的感染人數都是持續下降。在英美這兩周的確診來源超過80%都為Delta株,表示Delta株恐成為新一波疫情的主要感染來源。而根據美國媒體「華盛頓郵報」(Washington Post),在7月31日指出美國疾病管制暨預防中心(CDC)警告Delta變異株的傳染力堪比水痘,並恐引發重症。另外也有報導指出,發生突破性感染(接種疫苗後感染病毒)的輕症或是無症狀病患,體內攜帶病毒量相似於未接種疫苗者。但是完整接種疫苗在預防重症、住院與死亡方面,仍然高度有效。
而倫敦大學學院病毒學家塔瓦斯(Gregory Towers)利用人體肺臟細胞培養新冠病毒,並將感染Alpha株病毒的細胞與感染早期新冠病毒的細胞進行比較,他們發現感染Alpha的肺細胞會產生「干擾素明顯不足」,在感染新冠肺炎的重症病人的檢體中,也得到相同結果。疾病早期的干擾素分泌是宿主免疫統的警鐘,提醒免疫系統進而達到保護作用。而Alpha株會大量複製一個叫做Orf9b的基因影響細胞分泌干擾素,讓Alpha株病毒在人體初感染時,變得像是隱形一般,不會被免疫系統察覺,而有更多時間進行病毒的複製,增加體內病毒含量,更具傳播性。Alpha株及Beta株皆有此項影響免疫系統的機制。因此阻斷病毒傳播鏈,才會是停止病毒進化的方法。
增強自我免疫力,面對變種病毒不害怕
病毒的變異速度非常快速,不同的變異株,若要在一個免疫系統功能不佳的宿主體內共同存活,也是有可能的。病毒會不斷自我更新、突變,形成變種,通常會比原生種更能適應人體,傳染性更強、傷害性更高,才能進而逃過人體免疫系統的偵測。保護免疫力不佳的族群,才能真正的減少變異株的出現。面對新冠變種病毒的侵襲,努力增加疫苗的普及與覆蓋率仍是世界各國的首要任務。馬里蘭大學疫苗專家Kathleen Neuzil說,鼓勵更多人接種仍是必須,但目標必須轉向防止重症和嚴重後遺症,而不是擔心某人鼻子裡有病毒。
而民眾對於自身免疫系統的維護更要做的踏實,除了施打疫苗增強免疫力,平時也要更加關注配戴口罩、洗手、出外後的清潔、自己的飲食、作息、運動習慣,並定期做免疫檢測追蹤自身免疫狀況,確保免疫系統正常運作,才能多一點的機會讓自己遠離病毒的傷害。
註釋:
- Pango Lineage:根據新冠病毒基因譜系命名,由英國南劍橋郡基因組病原體監測中心開發的工具,是針對各個變種病毒最一開始稱呼的名字。
- 傳播速率:和新冠病毒原生種相比較的傳播速率。
- 免疫逃逸:民眾施打疫苗後仍會感染此變異株的機率。
延伸閱讀
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參考文獻
- https://www.gisaid.org/hcov19-variants/
- https://viralzone.expasy.org/9556
- Planas D, Veyer D, Baidaliuk A, Staropoli I, Guivel-Benhassine F, Rajah MM, Planchais C, Porrot F, Robillard N, Puech J, Prot M, Gallais F, Gantner P, Velay A, Le Guen J, Kassis-Chikhani N, Edriss D, Belec L, Seve A, Courtellemont L, Péré H, Hocqueloux L, Fafi-Kremer S, Prazuck T, Mouquet H, Bruel T, Simon-Lorière E, Rey FA, Schwartz O. Reduced sensitivity of SARS-CoV-2 variant Delta to antibody neutralization. Nature. 2021 Jul 8. doi: 10.1038/s41586-021-03777-9. Epub ahead of print. PMID: 34237773.
- Motozono C, Toyoda M, Zahradnik J, Saito A, Nasser H, Tan TS, Ngare I, Kimura I, Uriu K, Kosugi Y, Yue Y, Shimizu R, Ito J, Torii S, Yonekawa A, Shimono N, Nagasaki Y, Minami R, Toya T, Sekiya N, Fukuhara T, Matsuura Y, Schreiber G; Genotype to Phenotype Japan (G2P-Japan) Consortium, Ikeda T, Nakagawa S, Ueno T, Sato K. SARS-CoV-2 spike L452R variant evades cellular immunity and increases infectivity. Cell Host Microbe. 2021 Jul 14;29(7):1124-1136.e11. doi: 10.1016/j.chom.2021.06.006. Epub 2021 Jun 15. PMID: 34171266; PMCID: PMC8205251.
- https://gvn.org/covid-19/
- https://www.tma.tw/ltk/109631004.pdf
- Thorne LG, Bouhaddou M, Reuschl AK, Zuliani-Alvarez L, Polacco B, Pelin A, Batra J, Whelan MVX, Ummadi M, Rojc A, Turner J, Obernier K, Braberg H, Soucheray M, Richards A, Chen KH, Harjai B, Memon D, Hosmillo M, Hiatt J, Jahun A, Goodfellow IG, Fabius JM, Shokat K, Jura N, Verba K, Noursadeghi M, Beltrao P, Swaney DL, Garcia-Sastre A, Jolly C, Towers GJ, Krogan NJ. Evolution of enhanced innate immune evasion by the SARS-CoV-2 B.1.1.7 UK variant. bioRxiv [Preprint]. 2021 Jun 7:2021.06.06.446826. doi: 10.1101/2021.06.06.446826. PMID: 34127972; PMCID: PMC8202424.
- Singh J, Samal J, Kumar V, Sharma J, Agrawal U, Ehtesham NZ, Sundar D, Rahman SA, Hira S, Hasnain SE. Structure-Function Analyses of New SARS-CoV-2 Variants B.1.1.7, B.1.351 and B.1.1.28.1: Clinical, Diagnostic, Therapeutic and Public Health Implications. Viruses. 2021 Mar 9;13(3):439. doi: 10.3390/v13030439. PMID: 33803400; PMCID: PMC8000172.
- https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/variants/variant-info.html?CDC_AA_refVal=https%3A%2F%2Fwww.cdc.gov%2Fcoronavirus%2F2019-ncov%2Fcases-updates%2Fvariant-surveillance%2Fvariant-info.html
- https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants/
- https://pansci.asia/archives/318081
- https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.06.020